Immune system response to stress factors

Abstract

This review highlights fundamental mechanisms of the stress response and important findings as to how the immune system is affected and affects, in turn, such a response. The crucial link between stress response and energy metabolism is dealt with as well. The effector mechanisms in the stress response are remarkably similar for both infectious and non–infectious stimuli, albeit differently modulated. “Psycho-sensitive stimuli/behavioural response” and “Antigenic stimuli/immune response” are indeed two subsystems of a unitary, integrated complex aimed at providing optimal conditions for the host’s survival and adaptation.

The interaction between the immune system and the stress/inflammation complex has led to the development of a diversified network of cytokines and chemokines in vertebrate animals. The cytokine response can be mounted in different forms and extent by the host after exposure to both infectious and non-infectious stimuli. In this conceptual framework, microbial infections are just one category of stressing agents, which modulate the cytokine response for a better performance of the innate and adaptive immune responses.

The response to infectious and non–infectious stress leads to a metabolic shift that enhances energy, amino acids and micronutrients consumption. The influence of each nutrient on different aspects of immune function is not easy to define, but it is becoming clear that many nutrients have defined roles in the immune response and, accordingly, their requirements are changed to support optimal immune function. Therefore, impairment of immune functions may arise from intakes of nutrients below or above these modified ranges of requirements.

Riassunto

Questa rassegna prende in considerazione i meccanismi fondamentali della risposta da stress e il coinvolgimento del sistema immunitario in tale risposta. Viene altresì esaminato il legame critico tra risposta

da stress e metabolismo energetico. I meccanismi effettoriali nella risposta da stress sono assai simili nel caso di stimoli stressanti di natura infettiva e non infettiva, quantunque differentemente modulati. I circuiti “Stimoli psico-sensitivi/risposta comportamentale” e “Stimoli antigenici/ risposta immunitaria” sono sotto-sistemi di un unico complesso integrato di regolazione omeostatica, atto a fornire condizioni ottimali per la sopravvivenza e l’adattamento dell’ospite all’ambiente. L’interazione tra il sistema immunitario ed il complesso stress/infiammazione ha portato nell’evoluzione filogenetica dei vertebrati allo sviluppo di una rete diversificata di citochine e chemochine. La risposta in citochine può manifestarsi in forme e gradi differenti dopo esposizione a stimoli infettivi e non infettivi. In questo ambito, le infezioni microbiche rappresentano semplicemente una categoria di eventi stressogeni che modulano la risposta in citochine verso una migliore funzionalità delle risposte immunitarie innata ed adattativa. La risposta a stimoli stressogeni (microbici e non) conduce ad una modifica del metabolismo che aumenta il consumo di energia, aminoacidi e micronutrienti. L’influsso di ciascun nutriente su diverse funzioni del sistema immunitario non è facile da definire; si stanno chiarendo tuttavia il ruolo di molti nutrienti nella risposta immunitaria ed i relativi mutamenti di fabbisogni, atti a supportare la risposta immunitaria in forma ottimale. Di conseguenza, una compromissione della risposta immunitaria può derivare da livelli di nutrienti al di sotto o al di sopra di questi fabbisogni modificati.

Key Words:

• Immune system
• Stress
• Cytokines
• Nutrients

Parole chiave::

• Sistema immunitario
• Stress
• Citochine
• Nutrienti